羧基化多壁碳纳米管、混合盐及其复合胁迫对水稻幼苗生理特性的影响

将水稻（Oryza sativa L.）幼苗悬浮培养于含有羧基化多壁碳纳米管MWCNTs-COOH（0、2.5、5.0、10.0 mg/L）、50 mmol/L混合盐（1NaCl：9Na₂SO₄：9NaHCO₃：1Na₂CO₃）,以及MWCNTs-COOH+混合盐的复合溶液中,10 d后检测叶片生理生化指标变化,研究MWCNTs-COOH复合盐碱胁迫对水稻幼苗的毒性及生态风险。结果显示,与对照组相比,MWCNTs-COOH单一组诱导下水稻叶片O₂^·-和H₂O₂的产生不明显,而混合盐组和混合盐+MWCNTs-COOH复合组均诱导了O₂^·-和H₂O₂产物的大量累积。MWCNTs-COOH与混合盐复合后,加剧了O₂^·-和H₂O₂的累积,并有明显的浓度效应。活性氧（ROS）作为信号分子在一定程度上诱导了各处理组部分抗氧化酶（SOD、CAT、POD、APX）活性的升高;与混合盐组相比,低浓度混合盐+MWCNTs-COOH复合组中叶绿素a和胡萝卜素含量呈一定程度的升高;MWCNTs-COOH与混合盐复合后,抑制了叶片中可溶性糖（SS）和脯氨酸（Pro）的合成,致使相对电导率（REC）和丙二醛（MDA）含量显著升高。上述抗氧化酶活性及叶绿素a和胡萝卜素含量的升高对缓解水稻叶片氧化损伤、维持正常的光合电子传递及对过剩光能的热耗散是有益的,是水稻幼苗重要的防御机制。本研究表明MWCNTs-COOH单一处理在一定程度上诱导了水稻叶片的氧化胁迫和应激响应,与混合盐复合后加剧了叶片的氧化胁迫和应激损伤。     

不同氧浓度下C2C12细胞的Nrf2抗氧化系统对H2O2刺激的反应*

目的:探讨不同氧浓度下小鼠骨骼肌卫星细胞系(C2C12细胞)对H₂O₂刺激反应的变化及其机制。方法:小鼠骨骼肌卫星细胞系(C2C12细胞),经培养复苏后,将细胞分为7组,每组设8个复孔,各组分别加入浓度为0.1 mmol/L、0.25 mmol/L、0.5 mmol/L、0.75 mmol/L、1 mmol/L、2 mmol/L的H₂O₂,分别作用1 h、2 h后测细胞活力,选择细胞H₂O₂刺激的最佳作用时间和浓度;C2C12细胞分为不同氧浓度组:21% O₂、12% O₂、8% O₂、5% O₂每组设8个复孔,12 h后,H₂O₂作用1 h,收集细胞;检测细胞Nrf2蛋白荧光和蛋白表达量,测定Nrf2和抗氧化酶SOD1、SOD2、CAT、NQO-1、HO-1、GPX-1 的mRNA表达量及细胞ROS水平。结果:选择H₂O₂作用时间相对较短的1 h和浓度0.5 mmol/L作为本实验的H₂O₂刺激条件。与21%O₂组相比,12%O₂组细胞Nrf2蛋白荧光增强,Nrf2 的mRNA和蛋白表达以及抗氧化酶SOD1、SOD2、CAT、NQO-1、HO-1、GPX-1的 mRNA表达均显著增加(P＜0.05或P＜0.01),细胞 ROS水平明显降低(P＜0.01);8%O₂组仅GPX-1 mRNA显著增加(P＜0.05),其他指标变化不大;5%O₂组细胞 Nrf2 mRNA和蛋白表达以及抗氧化酶SOD1、SOD2、NQO-1、GPX-1的 mRNA表达均明显降低(P＜0.05或P＜0.01),细胞 ROS水平则明显升高(P＜0.01)。结论:不同氧浓度下C2C12细胞中Nrf2介导的抗氧化系统对H₂O₂刺激反应不同,12 h的12% O₂浓度可促进C2C12细胞Nrf2的抗氧化作用,而5% O₂浓度的严重低氧则作用相反。     

油桃花芽破眠过程中H2O2代谢与Ca2+转运的关系

利用化学测定法分析高温、单氰胺和TDZ 3种破眠处理对“曙光”油桃休眠花芽H₂O₂代谢的主要影响,利用非损伤微测技术检测H₂O₂对休眠芽Ca²⁺转运的影响,研究H₂O₂在芽休眠解除过程中的调控作用.结果表明： 在深休眠时期,高温和单氰胺处理均能诱导芽内H₂O₂含量升高和过氧化氢酶(CAT)活性降低,并具有显著的破眠作用;TDZ对H₂O₂含量及CAT、过氧化物酶(POD)活性影响不大,破眠效果较差.休眠花芽原基组织钙通道活跃,对外源Ca²⁺呈吸收状态.外源H₂O₂可诱导休眠花芽原基组织Ca²⁺转运发生变化,低浓度H₂O₂降低Ca²⁺吸收速率,高浓度H₂O₂使组织对Ca²⁺的转运由吸收转变为释放.这表明休眠芽内H₂O₂信号和Ca²⁺信号相关联,通过诱导H₂O₂积累调控Ca²⁺信号可能在高温和单氰胺打破休眠的信号转导过程中起重要作用.     

高浓度二氧化碳和臭氧对蒙古栎叶片活性氧代谢的影响

利用开顶箱熏蒸法,研究了高浓度O₃(≈80 nmol·mol^-1)和高浓度CO₂(≈700 μmol·mol^-1)及其复合处理对蒙古栎叶片活性氧代谢的影响.结果表明：高浓度O₃显著增加了蒙古栎叶片超氧阴离子(O₂^•)产生速率、过氧化氢(H₂O₂)和丙二醛(MDA)含量和电解质外渗率(P<0.05),显著降低了超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性和抗坏血酸(AsA)含量(P<0.05).高浓度CO₂对蒙古栎叶片活性氧代谢影响不显著.高浓度O₃和CO₂复合处理的叶片O₂^•产生速率、H₂O₂和MDA含量和电解质外渗率上升不明显,说明高浓度CO₂缓解了高浓度O₃对蒙古栎叶片的氧化胁迫.复合处理的叶片SOD、CAT、APX活性以及AsA和总酚含量显著高于O₃处理的叶片(P<0.05),说明高浓度CO₂缓解了高浓度O₃对叶片抗氧化系统的消极影响.     

壳聚糖对镉胁迫下玉米幼苗叶片AsA-GSH循环的调控效应

以玉米（Zea mays L.）品种‘郑单958’为实验材料,分析外施壳聚糖对镉胁迫下玉米幼苗生物量、叶片镉含量、叶片超氧阴离子（O₂^·-）产生速率和过氧化氢（H₂O₂）的含量,以及抗坏血酸-谷胱甘肽（AsA-GSH）循环中抗氧化酶的活性及抗氧化物含量的影响。结果显示,随着镉胁迫时间的延长,玉米幼苗发生氧化胁迫,叶片抗氧化酶（APX、GR、DHAR、MDHAR）活性和抗氧化物（AsA、GSH）的含量降低,镉积累过量会抑制玉米幼苗的生长。施加壳聚糖可以降低镉胁迫下玉米幼苗叶片O₂^·-的产生速率和H₂O₂含量,提高上述抗氧化酶活性和抗氧化物的含量,促进AsA和GSH的再生,维持细胞的氧化还原状态,促进玉米幼苗的生长。研究结果表明壳聚糖处理后玉米幼苗保持了较高的AsA-GSH循环运作效率,提高了抗氧化能力,可有效缓解镉胁迫对玉米幼苗生长的抑制。     

厄贝沙坦对链脲佐菌素和过氧化氢诱导的β细胞氧化损伤保护作用

目的 探讨厄贝沙坦对链脲佐菌素(STZ)和过氧化氢(H₂O₂)诱导的β细胞损伤影响。方法 (1)将NIT-1细胞分为对照组及1、2、5 mmol/L STZ和300、500μmol/L H₂O₂组,处理30 min后,采用Hoechst 33342法检测各组细胞凋亡形态变化,流式细胞术检测细胞凋亡率,RT-qPCR检测Caspase3 mRNA水平。(2)将NIT-1细胞分为STZ及0.001、0.01、0.1 mmol/L厄贝沙坦组,作用24、48和72 h。(3)将NIT-1细胞分为H₂O₂及0.001、0.01、0.1 mmol/L厄贝沙坦组,作用24、48和72 h。采用流式细胞术检测细胞凋亡率和活性氧(ROS)含量,RT-qPCR检测血管紧张素II型1受体(AT1R)mRNA表达。结果 Hoechst 33342染色显示,5 mmol/L STZ组相较于1、2 mmol/L STZ组,500μmol/L H₂O_2<...     

高浓度镉、锌及其复合作用对烟草抗氧化系统的影响

采用水培方法,研究高浓度镉(0.1 mmol·L^-1 Cd²⁺)、锌(0.15 mmol·L^-1 Zn²⁺)及其复合作用(0.1 mmol·L^-1 Cd²⁺+0.15 mmol·L^-1Zn²⁺)对烟草种子的萌发率、幼苗叶片活性氧(ROS)水平、抗氧化物浓度、抗氧化酶活性及膜脂过氧化程度的影响.结果表明: 单因子条件下,与对照相比,高浓度镉、锌处理烟草种子萌发率降低;叶片超氧自由基(O₂^-· )产生速率与过氧化氢(H₂O₂)含量升高;过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、脱氢抗化血酸还原酶(DHAR)、单脱氢抗坏血酸还原酶(MDAR)和谷胱甘肽还原酶(GR)活性升高;谷胱甘肽(GSH)含量及其与氧化型谷胱甘肽比值(GSH/GSSG)下降;丙二醛(MDA)含量升高.与镉、锌单因子处理相比,镉、锌复合处理的烟草种子萌发率显著升高;O₂^-· 产生速率、H₂O₂和MDA含量降低;CAT、APX、MDAR活性在处理末期升高.镉、锌胁迫对烟草可造成生理水平上的损伤,且毒性效应随着处理时间的延长而增强.镉、锌复合作用可缓解镉、锌单因子胁迫对烟草幼苗的毒害.     

渗透胁迫对杧果叶片活性氧伤害的影响

杧果叶片经渗透胁迫处理后,叶水势Ψ_L下降,O₂^·产生速率和MDA含量增加,SOD、POD和CAT的活性水平与O₂^·和MDA的变化相一致。结果表明,杧果叶片的渗透胁迫损伤,是由O₂^·引发的膜脂过氧化,致使MDA含量增加,破坏细胞膜系统所致。渗透胁迫处理过程中,GSH和AsA含量下降。     

胞外H2O2及NADPH氧化酶参与了铜胁迫对植物细胞死亡的诱导

以烟草悬浮细胞BY-2(Nicotiana tabacum L.cv.Bright Yellow-2)为材料,探讨了在铜离子胁迫下植物细胞死亡发生过程中胞外H₂O₂及NADPH氧化酶所扮演的角色。实验结果表明,随着外源CuCl₂浓度的上升(从0~700 μmol·L^-1),细胞死亡水平不断上升,且胞外H₂O₂的水平也不断增加。在300 μmol·L^-1的CuCl₂诱导细胞死亡的过程中,加入H₂O₂清除剂N-N-二甲基硫脲(DMTU)降低了胞外CuCl₂胁迫下H₂O₂含量增加的同时也降低了细胞死亡水平的上升,这一观察表明了铜离子胁迫所导致的细胞死亡的发生和胞外H₂O₂的增加有关。进一步的研究表明,300 μmol·L^-1 CuCl₂的胁迫导致了NADPH氧化酶活性的显著性上升,而加入NADPH氧化酶的抑制剂（二亚苯基碘,DPI,)则降低了CuCl₂胁迫所导致的细胞死亡和胞外H₂O₂含量的上升。上述结果表明,胞外H₂O₂和NADPH氧化酶参与了CuCl₂对植物细胞死亡的诱导作用。     

过氧化氢缓解裸燕麦幼苗低温胁迫的主成分和隶属函数分析

为探明信号分子过氧化氢（H₂O₂）提高裸燕麦幼苗耐冷性的作用,以‘定莜6号’沙培幼苗为材料,在3叶期喷施10 μmol·L^-1 H₂O₂ 12 h后于8℃/5℃（昼/夜）条件下低温胁迫,以喷蒸馏水（H₂O）为对照,分别在低温处理的0、1、2、3、4、5 d取幼苗叶片测定超氧阴离子（O₂^-·）、H₂O₂、丙二醛（MDA）、超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）、抗坏血酸（AsA）、谷胱甘肽（GSH）、可溶性糖（SS）、脯氨酸（Pro）、可溶性蛋白质（SP）和热稳定性蛋白质（HSP）13项与耐冷性有关的生理指标及低温处理5 d后植株株高和生物量增量,采用主成分和隶属函数分析综合评价H₂O₂对裸燕麦幼苗耐冷性的影响。结果表明,与对照相比,喷施H₂O₂显著提高了低温胁迫下裸燕麦幼苗株高和生物量增量,降低了裸燕麦幼苗叶片O₂^-·和MDA及低温胁迫2~5 d的H₂O₂含量,促进低温胁迫期间裸燕麦幼苗叶片SOD、CAT、POD和APX活性提高及AsA、GSH、SS、Pro、SP和HSP积累。主成分分析13项生理指标离差标准化数据,提取的前4个主成分累积方差贡献率达85.6%;隶属函数综合评价4个主成分得分值显示,喷施H₂O₂显著提高了低温胁迫0~5 d的综合评价值。表明喷施H₂O₂能够通过调控生理生化代谢提高裸燕麦幼苗的耐冷性。     

水杨酸调控盐胁迫下羽衣甘蓝种子萌发的机理

盐胁迫是植物种子萌发与植株生长的重要限制因子。以羽衣甘蓝(Brassica oleracea var.acephala)名古屋为材料,研究不同盐分对其种子萌发的影响,探索水杨酸(SA)及其合成抑制剂氨基茚磷酸(AIP)处理对羽衣甘蓝种子萌发的调控效应。实验结果表明,150与200 mmol·L^–1 NaCl处理后的羽衣甘蓝种子活力显著降低。盐胁迫显著降低种子的吸水速率、种子活力与幼苗质量,降低苯丙氨酸裂解酶活性与内源SA含量,提高过氧化氢(H2O2)与超氧阴离子(O2^–.)含量。SA可以缓解盐胁迫对羽衣甘蓝种子活力的抑制作用,通过促进内源SA合成,从而提高种子吸水率与种子活力,促进种子对K^+、Mg^2+的吸收,降低Na+含量。此外,外源施加SA能够显著增强超氧化物歧化酶和过氧化物酶活性,降低H2O2与O2^–.的积累。相反,氨基茚磷酸(AIP)处理能够增强盐胁迫对种子萌发的抑制作用,推测这与AIP处理能够显著降低种子内源SA含量密切相关。研究表明外源SA主要通过提高保护酶活性、降低活性氧积累和维持体内离子平衡来增强羽衣甘蓝的耐盐性。     

Mechanisms of H2O2-induced oxidative stress in endothelial cells

Hydrogen peroxide, produced by inflammatory and vascular cells, induces oxidative stress that may contribute to endothelial dysfunction. In smooth muscle cells, H₂O₂ induces production of O₂⁻ by activating NADPH oxidase. However, the mechanisms whereby H₂O₂ induces oxidative stress in endothelial cells are poorly understood. We examined the effects of H₂O₂ on O₂⁻ levels on porcine aortic endothelial cells (PAEC). Treatment with 60 μmol/L H₂O₂ markedly increased intracellular O₂⁻ levels (determined by conversion of dihydroethidium to hydroxyethidium) and produced cytotoxicity (determined by propidium iodide staining) in PAEC. Overexpression of human manganese superoxide dismutase in PAEC reduced O₂⁻ levels and attenuated cytotoxicity resulting from treatment with H₂O₂. L-NAME, an inhibitor of nitric oxide synthase (NOS), and apocynin, an inhibitor of NADPH oxidase, reduced O₂⁻ levels in PAEC treated with H₂O₂, suggesting that both NOS and NADPH oxidase contribute to H₂O₂-induced O₂⁻ in PAEC. Inhibition of NADPH oxidase using apocynin and NOS rescue with L-sepiapterin together reduced O₂⁻ levels in PAEC treated with H₂O₂ to control levels. This suggests interaction-distinct NOS and NADPH oxidase pathways to superoxide. We conclude that H₂O₂ produces oxidative stress in endothelial cells by increasing intracellular O₂⁻ levels through NOS and NADPH oxidase. These findings suggest a complex interaction between H₂O₂ and oxidant-generating enzymes that may contribute to endothelial dysfunction.     

Trehalose: Protector of antioxidant enzymes or reactive oxygen species scavenger under heat stress?

Trehalose is known to protect membranes and macromolecules. Its accumulation has been implicated in allowing plants to tolerate stress, including heat-shock. However, under heat-shock, it is not clear whether trehalose eliminates reactive oxygen species (ROS) directly or indirectly by protecting antioxidant enzymes. In this study, we initially examined the effects of trehalose on the activities of key antioxidant enzymes, including superoxide dismutases (SODs), ascorbate catalases (CATs), and ascorbate peroxidases (APX) from wheat (Triticum aestivum L.), and then measured the ability of trehalose to scavenge hydrogen peroxide (H₂O₂) and superoxide anions (O₂⁻). Our results indicated that trehalose protected SOD activity slightly. However, it inhibited CAT and APX activities under heat stress, with a little protection of CAT activity (only about 7% promotion) at 22 °C. Moreover, trehalose scavenged H₂O₂ and O₂⁻ greatly in a concentration-dependent manner, reaching the maximal scavenging H₂O₂ rate of 95% and O₂⁻ rate of 78%, respectively, at 50 mM trehalose. These results suggest that trehalose plays a direct role in eliminating H₂O₂ and O₂⁻ in wheat under heat stress.     

Non-oxygen-forming pathways of hydrogen peroxide degradation by bovine liver catalase at low hydrogen peroxide fluxes

Heme catalases are considered to degrade two molecules of H₂O₂ to two molecules of H₂O and one molecule of O₂ employing the catalatic cycle. We here studied the catalytic behaviour of bovine liver catalase at low fluxes of H₂O₂ (relative to catalase concentration), adjusted by H₂O₂-generating systems. At a ratio of a H₂O₂ flux (given in μM/min^- 1) to catalase concentration (given in μM) of 10 min^- 1 and above, H₂O₂ degradation occurred via the catalatic cycle. At lower ratios, however, H₂O₂ degradation proceeded with increasingly diminished production of O₂. At a ratio of 1 min^- 1, O₂ formation could no longer be observed, although the enzyme still degraded H₂O₂. These results strongly suggest that at low physiological H₂O₂ fluxes H₂O₂ is preferentially metabolised reductively to H₂O, without release of O₂. The pathways involved in the reductive metabolism of H₂O₂ are presumably those previously reported as inactivation and reactivation pathways. They start from compound I and are operative at low and high H₂O₂ fluxes but kinetically outcompete the reaction of compound I with H₂O₂ at low H₂O₂ production rates. In the absence of NADPH, the reducing equivalents for the reductive metabolism of H₂O₂ are most likely provided by the protein moiety of the enzyme. In the presence of NADPH, they are at least in part provided by the coenzyme.     

盐及干旱胁迫对油菜抗氧化系统和RbohC、RbohF基因表达的影响

以白菜型油菜‘陇油6号’和‘天油2号’为试验材料,经MAPK抑制剂U0126、H_2O_2清除剂DMTU、NADPH氧化酶抑制剂DPI和IMD预处理后再分别进行盐胁迫、PEG-6000模拟干旱胁迫,研究其对两种油菜幼苗活性氧、抗氧化酶活性和RbohC、RbohF基因表达的影响.结果表明:盐胁迫和PEG-6000模拟干旱胁迫下,两种白菜型油菜中H_2O_2积累量上升,O_2^-·积累量下降,抗氧化酶(超氧化物歧化酶SOD、过氧化氢酶CAT、抗坏血酸过氧化物酶APX和谷胱甘肽还原酶GR)活性和RbohC、RbohF基因表达均升高.与单独胁迫处理相比,两种油菜O_2^-·积累、抗氧化酶活性和RbohC、RbohF基因的表达量均明显降低,经DMTU、DPI和IMD预处理后再分别进行盐和干旱胁迫,H_2O_2积累量下降,但U0126预处理后再进行胁迫处理,H_2O_2积累量上升.说明NADPH氧化酶、MAP激酶级联途径、H_2O_2参与了盐、干旱胁迫下活性氧产生、抗氧化酶活性变化和RbohC、RbohF基因表达的调控.     

盐及干旱胁迫对油菜抗氧化系统和RbohC、RbohF基因表达的影响

以白菜型油菜‘陇油6号’和‘天油2号’为试验材料,经MAPK抑制剂U0126、H₂O₂清除剂DMTU、NADPH氧化酶抑制剂DPI和IMD预处理后再分别进行盐胁迫、PEG-6000模拟干旱胁迫,研究其对两种油菜幼苗活性氧、抗氧化酶活性和RbohC、RbohF基因表达的影响.结果表明: 盐胁迫和PEG-6000模拟干旱胁迫下,两种白菜型油菜中H₂O₂积累量上升,O₂^-·积累量下降,抗氧化酶(超氧化物歧化酶SOD、过氧化氢酶CAT、抗坏血酸过氧化物酶APX和谷胱甘肽还原酶GR)活性和RbohC、RbohF基因表达均升高.与单独胁迫处理相比,两种油菜O₂^-·积累、抗氧化酶活性和RbohC、RbohF基因的表达量均明显降低,经DMTU、DPI和IMD预处理后再分别进行盐和干旱胁迫,H₂O₂积累量下降,但U0126预处理后再进行胁迫处理,H₂O₂积累量上升.说明NADPH氧化酶、MAP激酶级联途径、H₂O₂参与了盐、干旱胁迫下活性氧产生、抗氧化酶活性变化和RbohC、RbohF基因表达的调控.     

外源H2O2对盐碱混合胁迫下裸燕麦幼苗生长和抗性生理的影响

为探讨信号分子过氧化氢（H₂O₂）增强裸燕麦盐碱耐性的作用及其生理机制,以裸燕麦品种‘定莜6号’为材料,在日光温室内用珍珠岩培养幼苗至三叶一心期时叶面喷施0.01 mmol·L^-1 H₂O₂的同时根部浇灌75 mmol·L^-1盐碱混合溶液（NaCl：Na₂SO₄：NaHCO₃：Na₂CO₃=12：8：9：1）或添加H₂O₂淬灭剂二甲基硫脲（DMTU）,研究对幼苗生长及叶片光合色素含量、活性氧代谢和渗透调节物质积累的影响。结果表明：喷施H₂O₂能够缓解盐碱混合胁迫对裸燕麦幼苗生长的抑制,提高幼苗根长、株高和植株干重及叶片叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素、类胡萝卜素含量和超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶、抗坏血酸过氧化物酶活性,降低超氧阴离子、H₂O₂、丙二醛、抗坏血酸、谷胱甘肽和游离氨基酸含量,促进抗氧化物质类黄酮、总酚和原花青素及渗透调节物质可溶性蛋白质、可溶性糖和脯氨酸积累。添加DMTU部分或完全逆转了H₂O₂的上述作用。采用隶属函数综合评价显示,喷施H₂O₂提高了盐碱混合胁迫下裸燕麦幼苗的综合评价值D,添加DMTU完全逆转了H₂O₂对D值的提升作用。表明外源H₂O₂通过参与活性氧代谢和渗透调节物质积累等生理代谢调控缓解盐碱混合胁迫诱导的氧化伤害和生长抑制,从而提高裸燕麦对盐碱胁迫的适应能力。